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Die Erfindung betrifft einen Luftkanal insbesondere in einem Belüftungssystem eines Kraftfahrzeugs, mit einer Luftzuleitung, die in einem Verzweigungsbereich in wenigstens zwei Verzweigungsleitungen aufgeteilt ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Belüftungssystem für ein Kraftfahrzeug.
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Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind verschiedene Ausführungsformen von Belüftungssystemen bekannt. Diese befinden sich vorzugsweise in der Instrumententafel des Kraftfahrzeugs und können von den Fahrzeuginsassen so eingestellt werden, dass der von einer Belüftungseinrichtung, beispielsweise einem Ventilator, erzeugte Luftstrom auf die gewünschte Art und Weise in den Innenraum des Kraftfahrzeugs eingeleitet werden kann. Die meisten dieser Lösungen, von denen im Folgenden einige näher beschrieben werden, benötigen mechanische Komponenten, also Luftleitelemente wie Klappen oder Ventile.
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Aus der
DE 10 2009 025 534 A1 ist eine Belüftungsdüse mit einer zentralen Nabe, von der sich Lamellen nach außen erstreckenden, bekannt. Um die durch die Belüftungsdüse strömende Luft lenken zu können, sind die Lamellen relativ zu der zentralen Nabe schwenkbar angeordnet.
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Eine Belüftungsrunddüse mir einer Luftableitscheibenanordnung wird in der
DE 10 2009 043 956 B3 beschrieben. Bei dieser Anordnung ragen die mittleren beiden Luftablenkscheiben aus dem Abdeckrahmen heraus und können per Hand gedreht werden, um den Luftstrom entsprechend zu lenken.
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Aus der
EP 2 266 824 A1 geht eine Möglichkeit hervor, den Luftstrahl durch rohrförmige elastische Wände zu lenken. Die Strömungsrichtung kann durch ein Anheben des Bedienelements beeinflusst werden, da sich dadurch die Wände entsprechend verbiegen.
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Die Beeinflussung des Luftstroms durch Leitflächen ist in der
DE 10 2008 034 195 A1 beschrieben. Die Leitflächen sind an einem äußeren Hohlzylinder befestigt und ragen durch Öffnungen in den Luftkanal. Durch das Verdrehen des äußeren Hohlzylinders kann die eingreifende Fläche variiert werden.
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Eine Belüftungsdüse mit einer Luftklappe und davor angeordneten Lamellen ist in der
DE 20 2005 014 627 U1 beschrieben. Die Lamellen sind fest mit dem Außenring verbunden. Die Stärke des Luftstroms wird durch das Öffnen und Schließen der Belüftungsdüse reguliert, dies erfolgt über einen zentral angeordneten Drehknopf.
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Aus der
JP H04-146 813 A ist eine Klimaanlage bekannt, bei der mittels einer Elektrode aus einer Nadel oder einem Draht und flächigen Elektroden Ionenwinde erzeugt werden, mittels welche der Luftstrom in einer Klimaanlage gesteuert wird.
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Aus
US 2015/ 0 198 090 A1 der ist ein System zur Abtrennung von Partikeln für einen Motor bekannt, wobei sich ein Aufteiler in einem Strömungskanal erstreckt, um den Strömungskanal in einen Spülströmungspfad und einen Motorströmungspfad zu teilen.
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Aus der
DE 10 2016 218 092 A1 geht eine Fahrzeugklimaanlage hervor, welche ein Gebläse, wenigstens einen Gebläseauslass und wenigstens einen Plasmaaktuator umfasst, der eine Strömungsrichtung der Luft durch das Erzeugen eines Plasmas ändert.
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Die
DE 10 2014 102 826 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug mit einer Klimatisierungsvorrichtung zur Erzeugung eines temperierten Luftstroms.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Luftkanal, insbesondere in einem Belüftungssystem eines Kraftfahrzeugs, zu schaffen, der ohne mechanische Komponente auskommt und stufenlos die Richtung des Luftstroms verändern kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Durch die Aufteilung der Luftzuleitung in wenigstens zwei Verzweigungsleitungen, d.h. durch die Ausführung eines Luftkanalstücks in Form einer Weiche, und der erfindungsgemäßen Anordnung der mit elektrischer Spannung beaufschlagbaren Elektroden ist es möglich, bei deren Beaufschlagung einen Coanda-Effekt zu erzeugen bzw. denselben zu unterbrechen, wodurch ein gerichteter Luftstrom ohne die Verwendung von mechanischen Komponenten erzeugt werden kann. Dadurch kann der Luftstrom in die jeweils gewünschte Verzweigungsleitung geleitet werden.
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Die Verwendung von Elektroden und die damit verbundene Erzeugung eines Luftstroms von einer Elektrode zu der anderen zur Steuerung des den Luftkanal durchströmenden Luftstroms ist besonders vorteilhaft, da sie vollkommen ohne mechanische Komponenten auskommt. Der erfindungsgemäße Luftkanal erfordert durch den Verzicht auf mechanische Komponenten vorteilhafterweise einen geringeren Materialaufwand sowie einen geringeren Energieeinsatz, da nur eine kurzzeitig angelegte Spannung für die Ionisierung und den gewünschten Effekt ausreicht und keine dauerhafte Bestromung der Elektroden notwendig ist. Erfindungsgemäß ist für jede Verzweigungsleitung eine Elektrode vor dem Verzweigungsbereich und eine Elektrode nach dem Verzweigungsbereich angeordnet. Auf diese Weise lässt sich eine sehr einfache Steuerung des Luftstroms durch entsprechendes Beaufschlagen der jeweiligen Elektroden erreichen.
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Um die gewünschte Wirkung noch zu steigern, kann es vorteilhaft sein, dass wenigstens eine der Elektroden eine erheblich kleinere Oberfläche als die wenigstens eine andere Elektrode aufweist. Dabei strömt der Luftstrom von der die kleinere Oberfläche aufweisenden Elektrode zu der die größere Oberfläche aufweisenden Elektrode.
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Dies gilt insbesondere, wenn die die kleinere Oberfläche aufweisende Elektrode die Anode und die die größere Oberfläche aufweisende Elektrode die Kathode ist.
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Die beschriebene, zur Steuerung des Luftstroms eingesetzte Wirkung kann vergrößert werden, wenn die die kleinere Oberfläche aufweisende Elektrode wenigstens eine Spitze aufweist.
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Eine noch weitere Verstärkung der beschriebenen Wirkung lässt sich erreichen, wenn die die größere Oberfläche aufweisende Elektrode als flächige Elektrode ausgebildet ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Luftzuleitung in dem Verzweigungsbereich jeweilige gekrümmte Wandungen aufweist. Auf diese Weise wird eine besonders störungsfreie Luftströmung erreicht.
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In Anspruch 7 ist ein Lüftungssystem für ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Luftkanal angegeben.
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Dieses Belüftungssystem nutzt die oben genannten Vorteile des Einsatzes der mit Spannung beaufschlagbaren Elektroden und stellt damit eine günstige und wartungsfreie Möglichkeit zur Steuerung der Luftzuführung in den Innenraum eines Kraftfahrzeugs dar.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
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Es zeigt:
- 1 einen erfindungsgemäßen Luftkanal in einem Lüftungssystems eines Kraftfahrzeugs.
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1 zeigt einen Luftkanal 1 in einem in seiner Gesamtheit nicht dargestellten Belüftungssystems eines Kraftfahrzeugs. Das Belüftungssystem kann zusätzlich eine Belüftungseinrichtung, beispielsweise einen Ventilator, sowie mehrere in den Innenraum des Kraftfahrzeugs führende Belüftungsdüsen aufweisen.
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Der Luftkanal 1 weist eine Luftzuleitung 2 auf, die in einem Verzweigungsbereich 3 in wenigstens zwei, im vorliegenden Fall genau zwei, Verzweigungsleitungen 4 und 5 aufgeteilt ist. Um eine größere Anzahl an Austrittsöffnungen mit in die Luftzuleitung 2 einströmender Luft versorgen zu können, können mehrere der Verzweigungsbereiche 3 nacheinander geschaltet werden. In dem Verzweigungsbereich 3 weist die Luftzuleitung 2 jeweilige gekrümmte Wandungen auf. Grundsätzlich sind die beiden Verzweigungsleitungen 4 und 5 als gleichberechtigt anzusehen, zur Unterscheidung derselben ist die obere Verzweigungsleitung mit dem Bezugszeichen 4 und die untere Verzweigungsleitung mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet.
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In dem Luftkanal 1 ist des Weiteren eine nachfolgend näher beschriebene Vorrichtung 6 zur Beeinflussung des Luftstroms in dem Luftkanal 1 vorgesehen. Der Luftstrom in dem Luftkanal 1 ist mittels Pfeilen angedeutet, von denen einige durchgezogen und einige gestrichelt dargestellt sind.
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Die Vorrichtung 6 weist wenigstens zwei in Strömungsrichtung x der Luft voneinander beabstandete, mit elektrischer Spannung beaufschlagbare Elektroden 7, 8, 9 und 10 auf. Erfindungsgemäß ist für jede der Verzweigungsleitungen 4 und 5 eine Elektrode vor dem Verzweigungsbereich 3 und eine Elektrode nach dem Verzweigungsbereich 3 angeordnet. Für die obere Verzweigungsleitung 4 ist dabei die mit dem Bezugszeichen 7 bezeichnete Elektrode vor dem Verzweigungsbereich 3 und die mit dem Bezugszeichen 8 bezeichnete Elektrode nach dem Verzweigungsbereich 3 angeordnet. In ähnlicher Weise ist für die untere Verzweigungsleitung 5 die mit dem Bezugszeichen 9 bezeichnete Elektrode vor dem Verzweigungsbereich 3 und die mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnete Elektrode nach dem Verzweigungsbereich 3 angeordnet.
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Wie in 1 zu erkennen, weist wenigstens eine der Elektroden, im vorliegenden Fall die beiden Elektroden 7 und 9, eine erheblich kleinere Oberfläche als die wenigstens eine andere Elektrode, im vorliegenden Fall die beiden Elektroden 8 und 10, auf. Dabei sind die beiden die kleinere Oberfläche aufweisenden Elektroden 7 und 9 die Anode und die beiden die größere Oberfläche aufweisenden Elektroden 8 und 10 sind die Kathode.
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Wenn an eines der Elektrodenpaare 7 und 8 bzw. 9 und 10 eine Spannung angelegt wird bzw. die Elektroden 7 und 8 bzw. 9 und 10 mit einer Spannung beaufschlagt werden, so führt dies zur Erzeugung eines Luftstroms von der Anode zur Kathode. Dies wird bei der Vorrichtung 6 zur Beeinflussung des Luftstroms in dem Luftkanal 1 dafür genutzt, den Luftstrom entweder in die Verzweigungsleitung 4 oder in die Verzweigungsleitung 5 umzuleiten.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist mittels der durchgezogenen Linien angedeutet, dass das durch die beiden Elektroden 9 und 10 gebildete Elektrodenpaar mit Spannung beaufschlagt wurde, weshalb der Luftstrom in die Verzweigungsleitung 5 strömt. Die gestrichelten Pfeile deuten die Luftströmung in dem Fall an, in dem das durch die beiden Elektroden 7 und 8 gebildete Elektrodenpaar mit Spannung beaufschlagt wurde. In diesem Fall strömt der Luftstrom in die obere Verzweigungsleitung 4.
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Durch entsprechendes Ansteuern der Elektroden 7 bis 9 kann also ein Coanda-Effekt der den Luftkanal 1 durchströmenden Luftströmung erzeugt bzw. beeinflusst werden, so dass sich die Luftströmung auf der gewünschten Seite des Luftkanals 1 anlegt und demnach in die entsprechende Verzweigungsleitung 4 oder 5 strömt. Um die Wirkung zu verstärken, weisen im vorliegenden Fall die beiden als Anode ausgebildeten Elektroden 7 und 9 jeweils wenigstens eine Spitze auf, wohingegen die beiden als Kathode ausgebildeten, die größere Oberfläche aufweisenden Elektroden 8 und 10 als flächige Elektroden ausgebildet sind. Durch die wenigstens eine Spitze der Elektroden 7 und 9 ergibt sich eine hohe Feldstärke über dieser Spitze. Gegebenenfalls können die beiden als Anoden ausgebildeten Elektroden 7 und 9 auch durch einen dünnen Draht gebildet werden.
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Die Spannung wird dabei nur kurzzeitig an die entsprechenden Elektroden 7, 8, 9 und/oder 10 angelegt, was zur Ausbildung des Coanda-Effekts und dem Anlegen der Strömung an eine Seite führt, wodurch der Luftstrom in eine der beiden Verzweigungsleitungen 4 oder 5 strömt. Diese Luftströmung bleibt so lange stabil, bis an das andere Elektrodenpaar, im vorliegenden Fall also an das durch die beiden Elektroden 7 und 8 gebildete Elektrodenpaar, eine Spannung angelegt wird. Auch ein pulsartiger Gegendruck im Belüftungssystem, beispielsweise ein Schließen einer Ausströmöffnung, beendet die durch Beaufschlagen der Elektroden 9 und 10 erzeugte Strömung.
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Grundsätzlich ist es auch möglich, den Coanda-Effekt zu unterbrechen, wodurch sich die Luftströmung dann an die Seite anlegt, an der der Coanda-Effekt nicht unterbrochen bzw. nicht gestört ist. Dadurch wird eine entsprechende Steuerung der Luftströmung in die jeweilige Verzweigungsleitung 4 oder 5 erreicht.
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Grundsätzlich sind die unterschiedlichsten Anordnungen der Elektroden 7 bis 9 möglich, insbesondere auch gegenläufig und auch quer zu der Strömungsrichtung x durch den Luftkanal 1.
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Die beschriebene Vorrichtung 6 lässt sich zum Beispiel auch in sogenannten Klappenkästen einsetzen, in denen für bestimmte Betriebszustände die Luft an die Seitenscheiben statt in die seitlichen Luftdüsen des Instrumententrägers geleitet wird.
